Порядок статического расчета гидропривода

 

В качестве исходных данных при проектировании гидропривода используются параметры технической характеристики станка: предельные значения режимов резания, максимальные значения силовых параметров, длина рабочих ходов, скорость рабочего хода и скорости быстрого хода прямого и обратного.

Далее разрабатывается структурная схема на каждый переход, а затем принципиальная. На следующем этапе выполняется статический расчет в следующей последовательности.

1. В зависимости от группы станка, цикла и режима работы его гидрофицированных приводов выбирается тип силового цилиндра и рассчитывается его диаметр. Для токарных, фрезерных, сверлильных, расточных, протяжных и строгальных станков диаметр цилиндра определяется по заданной полезной нагрузке и давлению масла. Верхний предел величины давления не должен превышать 5 МПа. Отношение длины цилиндра к его диаметру следует брать не более 20. Окончательное значение диаметра цилиндра следует выбирать по ГОСТу или отраслевому стандарту.

2. По расчетной нагрузке и выбранному диаметру D цилиндра с учетом механического КПД (h_м) определяется минимальное значение рабочего давления Р _min в полости цилиндра:

 

.

3. Определяется диаметр d штока и округляется до ближайшего стандартного значения:

 

d = (0,4-0,5) D.

 

4. По заданной скорости быстрого хода V _б.х определяется расход масла на линии нагнетания:

 

.

5. По расходу с учетом возможных утечек масла выбирается производительность (подача) насоса и его типоразмер.

6. По Q _max выбираются реверсивный гидрораспределитель, обратный клапан и фильтр, если он установлен на линии подвода и фильтрует весь поток.

7. По Q _max и допустимой скорости жидкости определяется диаметр трубопровода на линии подвода:

 

.

Найденный диаметр округляется до ближайшего стандартного значения.

8. Определяется расход на линии слива при V _б.х:

 

.

9. По Q ¢_max выбирается фильтр, если он установлен на общем сливе. По Q ¢_max и допустимой скорости масла V ¢_доп  определяется диаметр сливного трубопровода:

.

Найденный диаметр округляется до ближайшего стандартного значения.

10. Определяется расход масла на линиях подвода и слива при рабочем ходе:

 

; .

11. В зависимости от способа дроссельного регулирования скорости по одному из расходов Q ₁ или Q ₂ выбирается регулятор расхода.

12. Определяются действительные скорости жидкости в трубопроводах при рабочем ходе:

 

; .

 

13. Определяется режим движения жидкости в трубопроводах на линиях подвода и слива по числу Рейнольдса:

 

; ,

 

где n – кинематическая вязкость масла (например n = 2 × 10^-5 м²/с).

14. В зависимости от режима движения определяются коэффициенты трения для масла:

 – для ламинарного режима;

 

 – для турбулентного режима.

 

15. Определяются потери давления на трение по длине трубопровода на линиях подвода и слива при рабочем ходе:

 

; ,

 

где g – удельный вес минерального масла; l ₁ и l ₂ – длина трубопроводов.

16. Определяются потери в местных сопротивлениях при рабочем ходе привода. Потери на трение в гидравлических аппаратах приводятся в таблицах их типоразмеров. Так как при рабочем ходе расход незначителен, то табличные значения пересчитываются по формулам

 

 – для аппаратов на линии подвода;

 

 – для аппаратов на линии слива.

 

Учитываются потери только в тех аппаратах, через которые проходит рабочий поток со скоростью рабочей подачи. Для дросселей следует принимать потери при рабочей подаче D Р _м.др = (2-3) × 10⁵ Н/м².

17. Определяются суммарные потери давления:

 

D Р ₁ = D Р _{l 1} + S D Р _м1 – на линии подвода;

 

D Р ₂ = D Р _{l 2} + S D Р _м2 – на линии слива.

 

18. Суммарные потери на линии слива приводятся к рабочей полости с учетом разности эффективных площадей в полостях цилиндра:

 

.

 

19. Определяется рабочее давление, на которое настраивается напорный клапан:

 

 

Р _раб = Р _min + Р ₁ + D Р _{2 прив}.

 

20. Определяется мощность двигателя насоса:

 

  кВт,

 

где h_э – эффективный КПД насоса.

21. Выбирается остальная аппаратура.

22. Производится расчет гидробака. Его наименьший объем W _б = 3 Q _нас. Уровень масла в баке , а общая высота . Высота перегородок бака . Приращение температуры масла при работе гидросистемы:

 

  °С,

 

где q – тепловыделение в масле за час работы системы,

 

 кДж,

 

где z – количество силовых цилиндров.

В случае, если температура масла будет превышать допустимую, гидропривод необходимо снабдить системой искусственного охлаждения.

При необходимости выполнения динамического расчета гидравлических исполнительных устройств (гидроцилиндр) в зависимости от исходных данных определяются величина перемещения, скорости и ускорения, на которые влияют характер и величина нагрузки, силы трения, режим работы и конструктивные параметры элементов гидропривода.